Lo que tienen en común las plantas, los sapos y los hongos es que todos pueden producir sustancias psicodélicas, y ahora sus poderes se han combinado en una planta, como un Captain Planet más alucinante.
En un primer experimento salvaje, los científicos han tomado los genes que estos organismos utilizan para producir cinco psicodélicos naturales y los han introducido en una planta de tabaco (Nicotiana benthamiana), que luego produjo los cinco compuestos simultáneamente.
A medida que crece el interés en los psicodélicos como posibles tratamientos para enfermedades como la depresión, la ansiedad y el trastorno de estrés postraumático, el nuevo sistema desarrollado podría ofrecer a los científicos una nueva forma de producir estos compuestos con fines de investigación.
«La estrategia estableció un sistema vegetal heterólogo para la producción de cinco compuestos terapéuticamente valiosos, sus derivados y análogos no naturales de plantas, proporcionando un punto de partida para su producción en plantas», escribió un equipo liderado por investigadores del Instituto Weizmann de Ciencia en Israel.
Los psicodélicos de triptamina son una clase de compuestos que incluyen psilocina, psilocibina y varios compuestos de dimetiltriptamina (DMT). La capacidad de producir estas sustancias ha surgido en diversos organismos a lo largo del árbol de la vida: plantas, hongos y animales.
En los últimos años, varios estudios han demostrado que los psicodélicos de triptamina pueden representar un recurso inexplorado en lo que respecta a los tratamientos de salud mental.
Sin embargo, el progreso en este campo sigue siendo limitado, en parte debido a restricciones regulatorias, lo que subraya la necesidad de más investigación. Esto plantea desafíos prácticos para los científicos.
«Tradicionalmente, el suministro de psicodélicos se basa en productores naturales, principalmente plantas, hongos y el sapo del desierto de Sonora», escriben los investigadores.
«La recolección de estos organismos por sus compuestos psicoactivos plantea preocupaciones ecológicas y éticas, ya que están cada vez más amenazados por la pérdida de hábitat y la sobreexplotación.»
En un esfuerzo por abordar esto, los científicos de plantas Paula Berman y Janka Háfer y su equipo se propusieron mapear y reconstruir las vías bioquímicas detrás de estos compuestos.
Identificaron los genes clave utilizados por dos plantas – Psychotria viridis y Acacia acuminata – para producir DMT, y las vías químicas paso a paso involucradas en la producción del compuesto.
Luego, combinaron estos genes y vías ya conocidos de hongos psicodélicos (Psilocybe cubensis) y el sapo de caña (Rhinella marina), agregaron enzimas de soja y berro, y luego introdujeron genéticamente el conjunto combinado de herramientas genéticas en plantas de tabaco (Nicotiana benthamiana).
Las plantas de tabaco modificadas resultaron producir los cinco compuestos simultáneamente. Debido a que las diferentes vías de producción compiten por los mismos recursos, algunos compuestos se produjeron en cantidades más bajas que en sus fuentes originales.
Sin embargo, la producción fue lo suficientemente alta como para sugerir que, con un poco más de ajustes, el sistema podría funcionar como una fábrica biológica de triptaminas para los investigadores.
Berman, Háfer y su equipo también fueron un paso más allá. Al ajustar las enzimas involucradas en la vía de producción de triptamina, los investigadores pudieron producir versiones modificadas de los compuestos que no ocurren naturalmente en las plantas, y que también pueden tener valor terapéutico.
Con más investigación, el sistema podría optimizarse para cumplir con los requisitos de investigación, o incluso ayudar a diseñar nuevos compuestos adaptados para aplicaciones terapéuticas específicas.
«Al combinar funciones catalíticas a lo largo del árbol de la vida, junto con la ingeniería metabólica guiada por el diseño racional de proteínas enzimáticas mutantes, se logró una producción significativamente más eficiente in planta de los componentes indol-etilaminas», escriben los investigadores.
«Este trabajo establece una plataforma versátil para la biosíntesis y diversificación concurrente de indol-etilaminas psicoactivas, allanando el camino para su producción en plantas.»
La investigación ha sido publicada en Science Advances.
